饱和湿空气参数表

第二章湿空气的状态参数与焓湿图的应用在空调工程中，研究与改造的对象是空气环境，所使用的媒介物往往也是空气。

因而，首先需要对空气的物理性质有所了解。

在这一章里，讨论下述四个问题：（1）空气的组成和物理性质；（2）空气的状态参数；（3）焓湿图的绘制和应用；（4）几种典型的空气处理过程在焓湿图中的应用。

第一节湿空气的状态参数一、湿空气的组成在空调工程中，我们把空气看作是由干空气和水蒸气两部分所组成的混和物。

为什么要这样来划分呢？这是因为，在正常情况下，大气中干空气的组成比例基本上是不变的，如表2-1所示。

虽然在某些局部范围内，可能因为某些因素（如人的呼吸作用使氧气减少，二氧化碳的含量增加，或在生产过程中，产生了某些有害气体污染了空气），使空气的组成比例有所改变。

但这种改变可以认为对干空气的热工特性影响很小。

这样，在研究空气的物理性质时，可以把干空气作为一个整体来看待，以便分析讨论。

表2-1 空气的主要组成成分相对来说，湿空气中的水蒸气的数量很少，它来源于地球上的海洋、江河、湖泊表面水分的蒸发，各种生物的代谢过程，以及生产工艺过程。

在湿空气中，水蒸气所占的百分比是不固定的，常常随着海拔、地区、季节、气候、湿源等各种条件的变化而变化。

虽然湿空气中水蒸气的含量少，但它的变化对人们的影响却很大。

例如，在南方多雨地区，空气就比较潮湿，湿衣服就不容易干。

夏天，会感到身上的汗老不干，很不舒服。

而在北方的兰州，乌鲁木齐等地区，由于空气干燥，在同样的温度下，就要舒适的多。

空气中水蒸气的多少，除了对人们的日常生活有影响外，对工业生产也十分重要。

例如，在纺织车间，相对湿度小时，纱线变粗变脆，容易产生飞花和断头。

可是空气太潮湿也不行，纱线会粘结，不好加工。

因此，从空气调节的角度来说，空气的潮湿程度是我们十分关心的问题。

这也是把水蒸气专门划分出来的原因之一。

二、湿空气的状态参数湿空气的物理性质是由它的组成成分和所处的状态决定的。

相对湿度相对湿度（Relative Humidity）。

空气有吸收水分的特征，湿度的概念是空气中含有水蒸气的多少。

它有三种表示方法：第一是绝对湿度，它表示每立方米空气中所含的水蒸气的量，单位是千克/立方米；第二是含湿量，它表示每千克干空气所含有的水蒸气量，单位是千克/千克·干空气;第三是相对湿度，表示空气中的绝对湿度与同温度下的饱和绝对湿度的比值，得数是一个百分比。

(也就是指在一定时间内，某处空气中所含水汽量与该气温下饱和水汽量的百分比。

)相对湿度用RH表示。

相对湿度的定义是单位体积空气内实际所含的水气密度（用d1 表示）和同温度下饱和水气密度（用d2 表示）的百分比，即RH（%）= d1/ d2 x 100%；另一种计算方法是：实际的空气水气压强（用p1 表示）和同温度下饱和水气压强（用p2表示）的百分比，即RH（%）= p1/ p2 x 100%。

干球温度：指温度计测得的空气温度，常采用摄氏温度。

在老式医疗用的温湿度计（现在CCTC 一厂还有在使用）左边那条温度计实测的温度即干球温度。

湿球温度：指湿球温度计测得的温度，常采用摄氏温度。

在老式医疗用的湿温度计右边的那条温度计上面就写着湿球温度。

可以发现它的构造，是在温度计的感温球包绕上一层棉纱，棉纱引到下面的水槽里，水槽注满水，水被棉纱吸上来包围着温度计的感湿球。

水在常温下蒸发必须有外界的热能支持才能进行，热能的供给速度和水蒸发的速度达到一个稳定的平衡，而在这个平衡界面的湿度就是湿球温度。

这湿球温度的大小将反映出空气相对湿度的大小。

温湿计：最原始的温湿计就像是老式医疗用的那种温湿度计，测定干球温度，然后与湿球温度比较差度，在刻度盘中查出现在实际的相对湿度的值，来得知现在空气的湿度状态。

这刻度盘中的数据来自被誉为“空调之父”的美国人开利研制出的空气焓湿图。

现在大部分采用特种感温感湿材料制成的温湿计，有的更加上机械旋转装置构成温湿自动记录仪，现在CCTC 普遍使用这种温湿记录仪。

低温与超导第38卷 第5期制冷技术R efrigeration Cryo .&Supercond .V o.l 38 N o .5收稿日期:2010-03-15基金项目:国家自然科学基金(50876059)资助项目。

作者简介:王婷(1986-),女,硕士生,主要从事空气处理系统的数字化设计研究工作。

湿空气饱和水蒸汽曲线计算模型的建立与分析王婷,谷波,邱峰(上海交通大学制冷与低温工程研究所,上海200240)摘要:湿空气物性的高精度计算中,饱和水蒸汽曲线的计算建模是关键所在。

在对已有的饱和水蒸汽压力公式进行误差分析比较后,得到了G erry 方程误差最小的结论。

为解决计算的连续性问题,重新界定了该方程中冰面及水面方程的分界点。

其次,建立了两种高精度的t -p 公式,可方便直接的计算湿空气露点温度。

最后,分析了饱和蒸汽曲线斜率的意义,推导出它的计算式。

以上建立的湿空气饱和水蒸汽曲线计算模型,不仅具有快速方便的物性计算功能,还提供了准确判定湿空气状态变化的准则。

关键词:湿空气;饱和水蒸汽压力;露点温度Calculation m ode ling of t he w ater vapor sat uration curve of m oist air and its ana l y sisW ang T i ng ,G u Bo ,Q i u Feng(Institute of R e frigera ti on and Cryogen i cs Eng i neering ,Shangha i Ji ao t ong U n i v ers it y ,Shangha i 200240,Ch i na)Abstrac t :In high-precision ca lculati ng mo ist air properties ,ca lcu l a ti on mode l of t he wa ter vapo r sa t uration cu rve ofm o ist air i s the key .T h i s paper co m pa red e rrors o f d ifferent for m ulas o f the w ater vapor saturati on pressure w hich w ere a lready presen -ted ,and the error o fG erry equation w as t he least .Fo r t he accuracy and conti nu ity o f t he m ode ,l the div i ding po i nt bet ween G erry s 'ice equation and liquid equation w as rede fi ned .T hen ,t wo types o f r i gorous t -p for m ulas w ere deve loped for computi ng dew po i nt te mperature .F i na ll y ,the significance o f the sl ope o f the satura ti on curve w as ana l y zed ,and t he sl ope s 'f o r mu la is derived .T he calculati on m ode l estab lished above cou l d no t only calcu late mo ist a ir properti es qu i ckly and accurate ly ,but a lso prov ide a for m ulati on discr i m i nati ng state change pro cesses o f mo ist air .K eyword s :M o i st a ir ,W ate r vapo r satura ti on pressure ,D ew po i nt te m perature1 引言在采暖通风、空调制冷和干燥等技术[1-3]中,湿空气是最常用的工质。

式中：gc ——干空气的平均等压比热容，()K kg kJ ⋅干空气/；v c ——水汽的平均等压比热容，()K kg kJ ⋅水蒸汽/。

在工程计算中，常取gc 和v c 为常数，即g c ＝1.01()K kg kJ ⋅干空气/，v c ＝1.88()K kg kJ ⋅水蒸汽/，所以，湿空气的比热容为H c ＝1.01＋1.88H [()K kg kJ ⋅干空气/] （8a）即湿空气的比热容只随空气的湿度H 而变化。

6．湿空气的焓I指以1kg 干空气为计算基准的湿空气的焓，即为1kg 干空气的焓与其所带的 Hkg 水汽的焓之和，其单位为kJ／kg 干空气，即g v I I HI =+ （9） 式中：gI ——干空气的焓，()K kg kJ ⋅干空气/；v I ——水汽的焓，()K kg kJ ⋅水蒸汽/。

通常规定0℃时干空气及液态水的焓为零，于是 tc I g g =t c r I v v +=0式中：0r ——0℃时水的汽化潜热，0r =2492kJ／kg。

于是()Hr t H c c I v g 0++=()()干空气kg kJ H t H /249288.101.1++= （9a）由式（4－9a）可知，湿空气的焓值随空气的温度t、湿度H 而变化。

7．湿空气的温度（1）湿空气的干球温度t。

简称温度，是指湿空气的真实温度，可直接用普通温度计测量。

（2）湿空气的露点d t 。

不饱和湿空气在总压力和湿度H 不变的情况下进行冷却、降温，直到达到饱和状态时的温度称为该空气的露点d t 。

此时湿空气的湿度H 就是其露点d t 下的饱和湿度S H ，即H＝S H ，相对湿度ϕ＝100%。

可见，一定总压力下，空气的湿度H（或水蒸气分压w p ）越大，则露点d t 就越高。

只要测出露点温度d t ，便可查得此温度下对应的饱和蒸汽压s p ，从而根据式（4）求得空气的湿度H。

这是露点法测定空气湿度的依据。

空气温度与湿度湿空气中包含的水蒸气量和它所处的状态是许多工业过程和湿空气计算中通常关心的问题。

为此，除一般描述混合物的参数以外，还引入了一些新的描述湿空气的参数和概念。

在表示各种参数的符号中，脚标“v ”表示该参数属于水蒸气，“a”表示属于干空气，“s”表示是水蒸气的饱和参数，不加脚标的量表示属于整个湿空气。

绝对湿度ρv 及饱和空气：湿空气的绝对湿度是指单位体积的湿空气中包含的水蒸气质量，它也就是水蒸气的密度ρv 。

ρv 确定于湿空气温度T 及其中的水蒸气分压力p v 。

根据第一个假定，按照理想气体状态方程，有T R p v v g,v v v 1==ρ (7-21)式中R g,v 是水蒸气的气体常数。

从上式可见，在一定温度下，湿空气中水蒸气的分压力愈高，其绝对湿度愈大。

但是，在一定温度下水蒸气的分压力不可能超过其相应的饱和压力p s ，因达到饱和压力时，水蒸气开始凝结。

因此，水蒸气达到饱和时，湿空气具有该温度下最大的绝对湿度ρs 。

这时的湿空气称为饱和空气。

按式(7-21)有T R p v g,ss =ρ(7-22)湿空气在未达饱和时，其中水蒸气的分压力p v 总是小于饱和压力p s ，水蒸气处于过热状态。

相对湿度φ：空气的潮湿程度对人体感觉和健康的影响，对设备的影响，以及对工业过程的影响，主要取决于空气距离饱和的程度。

因此，常用湿空气的绝对湿度ρv 与同温度下饱和空气的绝对湿度ρs 的比值来衡量空气的潮湿程度。

这个比值称为相对湿度，用符号φ表示。

按照式(7-21)及(7-22)有s v s V p p ==ρρφ (7-23)相对湿度的数值在0～100%的范围内。

相对湿度愈小，表示空气中的水蒸气距离饱和状态愈远，空气吸收水分的能力愈大，即愈干燥；相对湿度愈大，表示空气中水蒸气距离饱和状态愈近，空气吸收水分的能力愈小，即空气愈潮湿。

饱和空气的相对湿度为100%，除非提高空气的温度，否则它不能再吸收水分。

湿空气的性质在干燥操作中，不饱和湿空气既是载热体又是载湿体，因而可通过空气的状态变化来了解干燥过程的传热、传质特性，为此，应首先了解湿空气的性质。

干燥过程中湿空气中的水分含量是不断变化的，但绝干空气量不变，故湿空气的各性质参数均以1kg 绝干空气作为基准。

1、湿度Ｈ湿度又称湿含量，为湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比，以H表示，单位为kg水汽/kg绝干气，（5-1）式中:M——摩尔质量，kg/kmol；Y——湿空气中水汽与绝干气的摩尔比。

（下标v表示水蒸汽、g表示绝干空气。

）常压下湿空气可视为理想气体，根据道尔顿分压定律，由式5-1可得(5-2)式中p——水汽的分压，Pa或kPa;P——总压，Pa或kPa。

当湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯水的饱和蒸汽压时，空气达到饱和,相应的湿度称为饱和湿度，以Hs表示，(5-3)式中ps——空气温度下纯水的饱和蒸汽压，Pa或kPa。

显然，湿空气的饱和湿度是温度与总压的函数，而湿度仅与水汽的摩尔比有关。

2、相对湿度Φ在一定总压下，湿空气中水汽分压p与同温度水的饱和蒸汽压ps的百分比称为相对湿度百分数，简称相对湿度，以Φ表示，(5-4)相对湿度代表空气的饱和程度，由其可判断湿空气能否作为干燥介质；而湿度是湿空气含水量的绝对值，由湿度不能判别湿空气能否作为干燥介质。

当p=ps时，j=1，表示湿空气被水汽所饱和，称为饱和空气，饱和空气不能再吸收水分，因此不能作为干燥介质。

当p=0时，Φ=0，表示湿空气中不含水分，为绝干空气，这时的空气具有最大的吸湿能力。

将式5-4代人式5-2，可得H与Φ的关系式为，(5-5)3、比容v H含1kg绝干气的湿空气之体积称为湿空气的比容，又称为湿容积，以v H表示，单位为m3湿空气/kg 绝干气。

若湿空气视为理想气体，则有，v H =1kg绝干气的体积+H kg水汽的体积（5-6）式中t ——温度，℃。

一定总压下，湿容积是温度和湿度的函数。